aula 7 - sensoriamento e instrumentação

FATEC PIRACICABA “Dep. Roque Trevisan”

Aula 7

SENSORIAMENTO E INSTRUMENTAÇÃO

Ariel Ton Tecnólogo em Biocombustíveis

Piracicaba , 19 de Abril de 2013

AUTOMAÇÃO INDUTRIAL EM BIOPROCESSOS

NAS ÚLTIMAS AULAS............

Conceitos e grandezas elétricas Tensão Corrente Potência Frequência


http://www.google.com.br/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=FWhr-mv_lnyCEM&tbnid=IXKyE94aoOTsnM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http://www.br.all.biz/motores-trifsicos-corrente-alternada-g90931&ei=1uZnUfSiF5PK9gTZlIGAAw&psig=AFQjCNGVRQJTT2PhnL5oRnxJYrvJ7kcuuw&ust=1365850198429350


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Atuadores

• Tipos • Princípios de funcionamento • Denominações • Tipos de acionamento

http://www.google.com.br/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=6czs_-yyN3zf_M&tbnid=NatgZ7amvQlfYM:&ved=0CAgQjRwwADgK&url=http://www.festo-didactic.com/br-pt/sistemas-de-ensino/bancadas-de-treinamento/pneumatica/pneumatica/cilindro-de-dupla-acao.htm?fbid=YnIucHQuNTM3LjIzLjE4LjEwMTguNTI3Nw&ei=uwpeUay0Oorq9AT9k4HQDA&psig=AFQjCNFiFW-uHdcCvj7AP3PdivJcRTUQFw&ust=1365204027994751

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Válvulas

• Tipos • Princípios de funcionamento • Denominações • Tipos de acionamento

4/3 vias 4/2 vias

P T

B A 2

5 1

4

1 3


Simbologia

NBR 8896:1985 - Símbolos gráficos para sistemas e componentes hidráulicos e pneumáticos - Símbolos básicos e funcionais - Simbologia NBR 8897:1985 - Símbolos gráficos para sistemas e componentes hidráulicos e pneumáticos transformações de energia – Simbologia NBR 8898:1985 - Símbolos gráficos para sistemas e componentes hidráulicos e pneumáticos - Distribuição e regulagem da energia - Simbologia

Interprete o esquema a seguir

http://www.google.com.br/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=K1ycz1dHmHR5oM&tbnid=20i0C6-rgZhAcM:&ved=0CAgQjRwwADgb&url=http://www.ebah.com.br/content/ABAAABacIAH/pneumatica-hidraulica?part=7&ei=tgRfUaX1FebW0gGOwoCYAw&psig=AFQjCNGAXVZIJ8qPvUXa2vTmX3V4KjvDnw&ust=1365268022401556

SENSORIAMENTO E INSTRUMENTAÇÃO

Visão Geral

Sensoriamento e Instrumentação

Visão Geral


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Sensoriamento


É a técnica utilizada para obter informações sobre o processo através de dados coletados por instrumentos que não estejam em contato físico ou não com os o processo analisado. Instrumentos Transdutores Sensores

Sinais


Tanto os sinais de entrada quanto os de saída, podem ser de dois tipos: Discretos Analógicos

Sinais Discretos


são aquelas que fornecem apenas um pulso ao controlador, ou seja, elas têm apenas um estado ligado ou desligado, nível alto ou nível baixo, remontando a álgebra boolena que trabalha com uns e zeros sendo por esse motivo tambem chamado de sinal digital

Sinais Analógicos


As variáveis analógicas são aquelas que variam continuamente com o tempo, sendo comumente encontradas em processos químicos advindas de sensores de pressão, temperatura e outras variáveis físicas.

Sinais


Analógicos

Digitais

Transdutores


É o dispositivo que recebe um sinal de entrada em forma de uma grandeza física e fornece uma resposta de saída, na mesma grandeza ou não, reproduzindo um sinal de saída com relação uma relação definida.

Transdutores


É o dispositivo que recebe um sinal de entrada em forma de uma grandeza física e fornece uma resposta de saída, na mesma grandeza ou não, reproduzindo um sinal de saída com relação uma relação definida.

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Sensores


Ao contrário do transdutor que em função da variação do sinal de entrada há uma variação no sinal de saída com uma relação pré-estabelecida, o sinal de saída do sensor é somente do tipo digital

Características dos sensores e transdutores


Grandezas a serem monitoradas:

Pressão Temperatura Volume Vazão Peso/Carga/Força Nível Posição Velocidade

Características dos sensores e transdutores


Faixa de medida (RANGE) Precisão Histerese Resolução Valor desejado (ou “set-point” ou “set-value”)

Sensores de posicionamento


Limite mecânico Encoder Contato Magnético(Reed) Indutivos Capacitivos Fotoelétricos ou Ópticos Ultrasônicos



Limite mecânico



Contato Magnético ou “Reed”



Indutivo



Capacitivo



Fotoelétricos Alinhados Reflexivos Reflexão difusa



Fotoelétricos Alinhados

http://www.google.com.br/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=Yjkg2Q26qj7kZM&tbnid=JeOy-DQR-tNY2M:&ved=0CAgQjRwwADgt&url=http://www.ebah.com.br/content/ABAAAANGQAI/monografia?part=3&ei=1ntwUdicGILs9ASjloGIDg&psig=AFQjCNFQKnD94kX59KPAUGwh0E2HK8pjYQ&ust=1366412630448343



Fotoelétricos Reflexivos



Fotoelétricos Reflexão difusa



Fotoelétricos

Ópticos Alinhados

Ópticos Reflexivos

Reflexão Difusa



Encoder

http://www.google.com.br/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=9QX7dFJTW3QGVM&tbnid=oPBiO_ON8gHCRM:&ved=0CAgQjRwwADhK&url=http://www.verlab.dcc.ufmg.br/cursos/introrobotica/2011-2/grupo09/index&ei=doNwUeeEEJDa8ATfnIDYCQ&psig=AFQjCNH8p42EKgB2MNEz5-5enlTB-KEitg&ust=1366414582306503

http://robolivre.org/conteudo/encoder-com-arduino



Ultrasônico

Transdutores


Principais grandezas industriais analisadas:

Temperatura Pressão Vazão Nível(Volume) Força/Carga(Tração/Compressão/Torção)

Transdutores


Temperatura

Calor Temperatura

Transdutores


Temperatura

Calor ≠ Temperatura

Calor → Forma de energia Temperatura → Grandeza que mensura a quantidade de calor contida num sistema ou corpo.

Grandeza de extrema importância para a indústria em geral!!!!!!!!

Transdutores


Temperatura Tipos: Termômetros de expansão Termômetros de Resistência

Gás Ideal Bimetálico Bulbo

Termistores Termopares Temoresistores

Transdutores de Temperatura


Termistores

São dispositivos semicondutores que tem funcionam com o princípio de que a resistência elétrica é alterada em função da temperatura.



Termistores

Podem ser de dois tipos: NTC Negative Coefficient Temperature É quando a resistência do termistor diminui com o aumento da temperatura; PTC – Positive Coefficient Temperature É quando a resistência do termistor aumenta com o aumento da temperatura.



Termômetros de Resistência Termopares Termoresistência



Termopares Componente bimetálico que se baseia em um efeito denominado Efeito de Seebeck



Termopares



Termoresistências Tambem chamados de RTD(Resistance Temperature Detector), se baseiam no princípio da variação da resistência ôhmica em função da temperatura



Termoresistências



Termoresistências

PT-100 100Ω à 0°C

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=tipos+de+termoresist%C3%AAncias&source=images&cd=&cad=rja&docid=ozoGy69t9pD9DM&tbnid=s9lY8NFYqr2RzM:&ved=0CAUQjRw&url=/url?sa=i&rct=j&q=tipos+de+termoresist%C3%AAncias&source=images&cd=&cad=rja&docid=ozoGy69t9pD9DM&tbnid=s9lY8NFYqr2RzM:&ved=&url=http%3A%2F%2Fwww.br.all.biz%2Ftermoresistncias-pt-100-g100569&ei=Vz1xUYjEL4aG9QTat4GgDA&bvm=bv.45373924,d.eWU&psig=AFQjCNGTpVB6vflxg0UDf4QYY2eoFv_Bbg&ust=1366462168266755&ei=nj5xUYCPKY2w8QTBq4DoAQ&bvm=bv.45373924,d.eWU&psig=AFQjCNGTpVB6vflxg0UDf4QYY2eoFv_Bbg&ust=1366462168266755

http://www.google.com.br/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=D69fgWeerXCbwM&tbnid=QqJoR9pPp0lW4M:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http://www.pc-oscilloscopes.com/pt100-sensor.html&ei=KkFxUZiXGYeC9gS-2oDYAQ&psig=AFQjCNGZHvqcynOrvOK6k39BE1vYeekS4Q&ust=1366463146478787



Termoresistências

Vantagens: Maior precisão dentro do range Melhor estabilidade e repetibilidade Não possui limitação de distância dos cabos Maior nível de proteção devido Curva ResistênciaxTemperatura mais linear Menor influência de ruídos



Termoresistências

Desvantagens: Maior custo Range mais limitado Deterioram-se com mais facilidade quando

ultrapassado o range Todo o corpo deve estar estabilizado com a

mesma temperatura Maior tempo de resposta Exigi controladores próprios

Transdutores


Pressão

Possui elementos de detecção que se utilizam de elementos de transferência que convertem o sinal de pressão detectado em sinal elétrico padronizado de 4 a 20 mAdc.

Fita Extensiométrica(Strain Gauge) Piezoelétrico

Transdutores Pressão


Fita Extensiométrica(Strain Gauge)

Transdutores Pressão


Piezoelétrico

http://www.eletrica.ufpr.br/edu/Sensores/20061/Echotrekd606628a.html

Transdutores


Nível(Volume)

Transdutores Nível


Transdutor capacitivo

O medidor por capacitância consiste de uma sonda vertical inserida no vaso no qual se deseja monitorar o nível. A sonda pode ser isolada ou não e serve como uma das placas do capacitor. A outra placa é formada pelas paredes do vaso e o fluido comporta-se como dielétrico. A capacitância é medida através de um circuito em ponte AC, excitado por um oscilador de alta frequência (500 kHz a 1,5 MHz). Ao variar o nível no interior do vaso, altera-se as proporções entre o líquido e o vapor. Como a constante dielétrica da maioria dos líquidos é maior que a dos vapores as variações de nível se traduzem em variações (quase) lineares de capacitância. Consequentemente, as sondas capacitivas também podem ser utilizadas para detectar a interface de líquidos com constantes dielétricas (K) distintas


Transdutores Nível

Transdutor capacitivo

Sensores e Transdutores


Qual o sensor/transdutor mais adequado para minha aplicação??????? Qual o material ou grandeza a ser detectada? Qual à distância do alvo ao sensor/transdutor? Qual o princípio ativo do sensor/transdutor que melhor se

adapta a identificar o alvo? Existe algum obstáculo que possa interferir na resposta do

sensor/transdutor? Qual a frequência de acionamento do sensor/transdutor? Quais as condições ambientais ao qual o sensor/transdutor

estará exposto?

Sensores e Transdutores


Qual o sensor/transdutor mais adequado para minha aplicação???????

Faixa de medida (RANGE) Precisão Histerese Resolução Valor desejado (ou “set-point” ou “set-value”)

NA PRÓXIMA AULA............

• Controle de processos

aula 7 - sensoriamento e instrumentação

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